UNIVERSITA’ DEGLI STUDI
DI MODENA E REGGIO EMILIA
FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA
Dipartimento di Neuroscienze
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Mirroring cerebrale e
processi di apprendimento
Adriano Ferrari
Presidente Corso di Laurea di Fisioterapia,
Università di Modena e Reggio Emilia
2
Insegnamento vs apprendimento
E’ presuntuoso voler
parlare di modalità di
insegnamento se si
continua a prescindere
dai meccanismi di
apprendimento
utilizzati da chi deve
imparare
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Compiti del SNC
Il compito principale del SNC è
costruire funzioni idonee a soddisfare
i bisogni biologicamente significativi
(ed i desideri), che l’individuo deve
progressivamente affrontare nelle
successive epoche del suo sviluppo
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Funzione
Relazione dinamica interattiva che
intercorre tra il mondo intrapersonale di ciascun individuo ed il
suo mondo extra-personale, o
contesto, a sua volta composto da
comunità, cultura ed ambiente
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Controllo
posturale
Locomozione
Manipolazione
SISTEMA
NERVOSO
CENTRALE
Ecc.
Sensazione e
percezione
Affettività
Cognizione e
comportamento
Comprensione e
comunicazione
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APPRENDIMENTO
Locomozione
Controllo
posturale
Manipolazione
SISTEMA
NERVOSO
CENTRALE
Affettività
Percezione
Cognizione
Comunicazione
Funzione trasmessa geneticamente destinata a farci
acquisire quanto non è stato geneticamente previsto
Milani Comparetti
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Funzioni trasmesse geneticamente
Sono innate, istintive, rigide
- proprie della sopravvivenza
- prontamente disponibili
- immediatamente efficaci
- non necessitano di apprendimento
- scarsamente modificabili
e perciò poco educabili
- uguali tra gli individui
della stessa specie
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Funzioni apprese
Sono conquistate, epigenetiche, modulari
- proprie della vita di relazione
- necessitano di insegnamento
- risentono dell’ambiente e dell’esposizione
a modelli significativi
- sono modificabili (e quindi educabili)
- presentano differenze tra gli individui
della stessa
specie
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Processo epigenetico
Ai fini dello sviluppo della funzione
DISPONIBILITÁ
/ INTEGRITÁ
di strutture
specializzate
PRESENZA di
idonei INPUT
provenienti
dall’AMBIENTE
• Plasticità del SNC secondo Stain (1969)
• Periodo sensibile secondo Hubel e Wisel (1969)
• Processo epigenetico secondo Changeux (1983)
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Processo epigenetico
Per lo sviluppo delle funzioni adattive
risulta essere quindi determinante
l’influenza modellante del contesto:
-
fisico (ambiente)
sociale (comunità)
culturale (educazione)
emozionale (partecipazione)
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Apprendimento
Si tratta della funzione in base alla quale i
dati dell’esperienza vengono organizzati, o
più propriamente organizzano, strutture
specializzate, nell’ambito delle quali le
informazioni percettivo-motorie sono
articolate in ordine di successione
temporale come “programmi di azione” ed in
ordine di sintesi formale e spaziale come
“immagini” di conoscenza
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Apprendimento motorio
L’apprendimento rappresenta una modificazione
adattiva del comportamento che porta
all’acquisizione stabile di nuove abilità.
Si attua attraverso un complesso processo
percettivo-motorio-cognitivo nella ricerca di
una soluzione ad un compito che emerge dalla
interazione fra individuo ed ambiente.
Può essere definito come la costruzione di
nuove strutture di conoscenza
Wollacoot
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Meccanismi di apprendimento
Apprendimento per tentativi ed errori
Apprendimento per istruzione (scolastico)
Apprendimento per soluzione di problemi
Formazione in situazione (tirocinio)
Apprendimento per imitazione di modelli
Apprendimento in gruppo di studio
Apprendimento per catastrofi
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Il paradigma dell’apprendimento motorio
Il cervello conosce i muscoli
(Bain, 1855)
Il cervello conosce i movimenti
(Jackson, 1863);
(Brodman 1909 lobi frontali controllo della muscolatura)
Il cervello conosce le azioni
(Berstein, 1967)
“Il cervello conosce gli scopi
delle azioni”
(Rizzolatti, 1996)
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Si è scoperto che la
corteccia motoria umana
non è semplicemente
costituita dalle aree 4 e 6
di Brodman, ma da un
mosaico di aree, ognuna
contenente una
rappresentazione
somatotopica parziale o
completa dei movimenti
Corteccia motoria
Corteccia sensitiva
Dati sperimentali degli ultimi 20 anni hanno profondamente cambiato la
concezione del sistema motorio. L’assunto che funzioni sensoriali,
percettive e motorie siano prerogativa di aree separate della
corteccia è frutto di una eccessiva semplificazione, oggi inaccettabile.
Da un punto di vista funzionale, il compito della corteccia
motoria è quello di codificare lo scopo degli atti motori, cioè
di trasformarli in azioni
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Caratteristiche funzionali neuroni specchio
I neuroni specchio si attivano :
• quando la scimmia esegue un atto finalizzato
afferrare oggetti con la mano o con la bocca
• quando osserva un altro individuo eseguire un
atto motorio simile o uguale
Di Pellegrino et al. 1992
Comprensione dell’azione
Lo stimolo che evoca la risposta visiva dei neuroni
specchio è costituito esclusivamente da una mano, o da
una bocca, appartenente ad un altro individuo, che
interagisce con un oggetto, mentre né l’osservazione del
solo oggetto, né quella della sola mano senza oggetto
determinano la risposta
E’ necessaria
l’osservazione
di un atto
finalizzato
Comprensione dell’azione vs
comprensione dell’intenzione
Fogassi et al 2005
Azione
La scimmia prende l’oggetto
Riconoscimento
dell’obiettivo immediato
dell’azione
Intenzione
La scimmia prende l’oggetto
- per mangiarlo
- per posarlo
Riconoscimento
- dell’azione prendere
- dell’obiettivo finale
- del significato dell’azione
Neuroni specchio nell’uomo
•
Mediante tecniche di Neuroimaging funzionale (PET, fMRI) è stato
possibile localizzare i circuiti neuronali coinvolti nel sistema dei MN
• Circuito mirror nell’uomo:
–
–
–
–
–
1. Lobulo parietale inferiore (IFP)
Sistema mirror
2. Giro frontale inferiore (pars opercularis )
fronto-parietale
3. Corteccia premotoria adiacente
4. Insula
Sistema mirror limbico
5. Giro cingolare anteriore
Neuroni specchio nell’uomo
Il sistema fronto-parietale è coinvolto nel riconoscimento dei
movimenti volontari, nella comprensione dello scopo degli atti
motori e delle intenzioni celate nelle azioni. A differenza di quello
della scimmia, che risponde solo a movimenti transitivi, quello
dell’uomo risponde anche a movimenti intransitivi, cioè non diretti
all’oggetto, come gli atti mimati ed i gesti simbolici.
Questo sistema si attiva inoltre per atti motori che raggiungono
lo stesso scopo utilizzando effettori diversi (mano, bocca, piede)
Il sistema limbico è coinvolto
nel riconoscimento dei
comportamenti affettivi
(intersoggettività ed empatia)
Funzione dei neuroni specchio
• Comprensione della dinamica di un’azione eseguita
da altri (su oggetti o comunicativa)
• Comprensione del significato dell’azione osservata
• Riconoscimento dell’intenzione dell’attore
• Ri-programmazione potenziale da parte
dell’osservatore dell’azione osservata (imitazione)
• Allenamento mentale (azione immaginata ma non
eseguita)
Comprensione delle emozioni altrui (empatia)
Azione: movimento organizzato cognitivamente per uno scopo, cioè in
funzione di un’intenzione e di un risultato, condotto secondo modalità
proprie del soggetto agente
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Attività dei neuroni specchio
• Scaricano quando le azioni (su oggetti o
comunicative) sono eseguite o solo osservate
• Scaricano quando le conseguenze dell’azione possono
essere solo immaginate
• Scaricano anche quando l’azione può essere solo
udita attraverso il rumore tipico che essa produce
• Incarnano una rappresentazione astratta dell’azione
• La percezione dell’azione implica una simulazione
inconscia ed automatica dell’azione
V Gallese 2010
I neuroni specchio costituiscono un sistema neuronale che mette in relazione
le azioni eterne eseguite da altri con il repertorio interno di azioni
dell’osservatore e si configurano come un meccanismo che consente una
comprensione implicita, cioè senza ragionamento, di ciò che viene osservato.
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Neuroni specchio e comunicazione
Il sistema umano dei neuroni specchio comprende l’area di
Broca. Se la comunicazione umana ha avuto origine dai gesti e
dalle espressioni del volto, allora i neuroni specchio avrebbero
svolto un ruolo importante nell’evoluzione del linguaggio. In
effetti, il meccanismo a specchio risolve due problemi di
comunicazione fondamentali: la parità e la comprensione
diretta. La parità esige che il significato del messaggio sia lo
stesso per il parlante e per il ricevente. La comprensione
diretta significa che due individui non hanno bisogno di
precedenti accordi, per esempio su simboli arbitrari, per
potersi comprendere tra loro: l’accordo è inerente
l’organizzazione neurale di tutti e due.
(Rizzolatti et al 2009)
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Funzione dei neuroni specchio
• Gli stessi siti corticali sono ugualmente attivati
durante l’esecuzione/osservazione/imitazione di:
- movimenti corporei
- azioni su soggetti
- azioni imitative
• durante l’ascolto/lettura di descrizioni linguistiche
di azioni
• durante l’esperienza/osservazione di:
- emozioni
- sensazioni
V Gallese 2010
I neuroni specchio potrebbero consentire all’individuo di vedere
se stesso come gli altri vedono lui, e questa potrebbe essere una
capacità esistenziale per la conoscenza di sé e l’introspezione.
25
Funzione dei neuroni specchio
•
Quando ci troviamo di fronte all’altro ne esperiamo
direttamente l’umanità
• Assegniamo implicitamente all’altro lo status di “alter ego”, di
altra soggettività che condivide con noi lo status di persona
•Tutto ciò non richiede una esplicita spiegazione razionale o
un’inferenza per analogia. Grazie ai meccanismi di rispecchiamento
e simulazione, l’altro è vissuto come un “altro sé”
•L’intersoggettività diviene così “ontogenicamente” il fondamento
della condizione umana, in cui la reciprocità definisce in modo
fondativo l’esistenza
V Gallese 2010
Azione: trasformazione delle realtà esterna ed interna poiché l’individuo,
riflettendo sulla propria azione, modifica le proprie strutture cognitive.
L’azione è lo strumento di formazione della conoscenza sul mondo ed ha, in
questo senso, le stesse caratteristiche del pensiero (Piaget).
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Imitazione
Per mezzo dei neuroni specchio, l’osservazione di un’azione induce
nell’osservatore l’attivazione dello stesso circuito nervoso deputato a
controllarne l’esecuzione = possibilità di attingere dall’esperienza altrui
L’osservazione di un’azione induce
l’automatica simulazione di quell’azione
nell’osservatore
Ogni volta che osserviamo gli atti motori degli altri, il nostro sistema
motorio risuona assieme a quello del soggetto osservato
Imitazione
Il sistema dei neuroni specchio :
dà la possibilità di attingere dalla esperienza degli altri
(trasmissione extra-genetica della informazione), purché gli atti
motori osservati siano presenti nel proprio repertorio motorio
dà la possibilità di eludere le proprie memorie procedurali
avviene in stretta aderenza al contesto in cui il soggetto opera
permette la trasmissione di abilità, comportamenti, culture
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Neuroni mirror ed apprendimento per imitazione
Definizione
Imparare ad eseguire un’azione vedendola eseguire da un altro individuo
Presupposti
Il sistema mirror umano è attivato anche da azioni intransitive o mimate
Il sistema mirror umano codifica la sequenza temporale dei movimenti necessari
per eseguire l’azione osservata
Ipotesi
L’apprendimento per imitazione richiede una rappresentazione motoria interna
dell’azione osservata che può essere poi riprodotta dall’osservatore
Un’azione elementare, già presente nel repertorio mirror del soggetto, viene
immediatamente riprodotta, senza apprendimento
Un’azione complessa, non presente nel repertorio mirror, richiede una strategia
di apprendimento complessa. Il sistema mirror rappresenta le componenti
elementari e le riorganizza in una nuova sequenza motoria che porta alla
possibilità di esecuzione dell’azione complessa
Percezione e apprendimento
•Recettore passivo/ambiente attivo (tatto)
•Recettore attivo/ambiente passivo (vista)
•Recettore attivo/ambiente attivo (mirror)
•Ambiente visto come fonte di indizi e di suggerimenti
per l’azione, che l’attore deve andare a scoprire
(affordances)
Setting educativo
Sussidio educativo
La vista di un oggetto non è altro che una forma preliminare di
azione, che lo identifica in funzione delle possibilità motorie
che esso contempla, in virtù delle sue proprietà visuo-motorie,
indipendentemente dall’esito effettivo dell’azione
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Sistema dei neuroni canonici
Il sistema dei neuroni “canonici” permette di
organizzare la prestazione motoria a partenza dalle
caratteristiche dell’oggetto osservato
Rappresentano il vocabolario degli engrammi motori
che stanno alla base delle azioni possibili (grammatica,
sintassi, semantica)
Nel “vocabolario degli engrammi motori” alcune
popolazioni di neuroni costituirebbero le parole
indicanti il fine dell’azione, altre la modalità della sua
esecuzione, altre ancora la ripartizione temporale
dell’atto nei suoi movimenti basilari
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Sistema dei neuroni canonici
Questo “vocabolario” si costituisce lentamente nel
tempo a partire dall’infanzia grazie a un processo di
apprendimento basato sul successo dell’atto motorio, che
seleziona automaticamente i neuroni, e dunque le azioni,
dotati di maggior efficacia nell’interagire con un certo
oggetto. In questo modo si spiega il fatto che la nostra
interazione con gli oggetti sia sempre la stessa
Associazione rilevante con i movimenti ecologicamente
più significativi
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Sistema mirror ed empatia
•Accesso alle azioni, emozioni e sentimenti dell’altro
•Sentire, comprendere, condividere le emozioni
dell’altro restando presente a se stesso attraverso
una mediazione cognitiva che permetta di mantenersi
reale e razionale
•Immedesimarsi nello stato d’animo dell’altro
mantenendo bassa la propria partecipazione emotiva
The “quality of empathy” is an essential ingredient at
just decision and outcomes
(Barack Obama 09)
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Empatia
•Empatia cognitiva: capacità di immaginarsi il punto di
vista dell’altra persona, tendenza ad immedesimarsi in
personaggi di finzione (film, romanzi, fumetti, ecc.)
•Empatia emotiva: capacità di entrare in risonanza
con le emozioni altrui, tendenza a farsi coinvolgere
•Contagio emozionale: risposta emotiva quando si
vede un altro individuo in preda a forti emozioni
•Identificazione: processo di coinvolgimento che sta
alla base del tranfert
•Perspective taking: la dimensione più cognitiva
dell’empatia
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“Il sistema dei Neuroni
Specchio incarna sul piano
neurale la modalità con cui
possiamo riconoscere,
comprendere, imitare ed
apprendere quanto
vediamo/sentiamo fare da altri,
realizzando, prima di ogni
mediazione concettuale e
linguistica, la nostra esperienza
delle persone con cui entriamo
in relazione. “
Specificità della formazione
La scuola degli animali (parabola)
B. Kolb, I.Q. Wishaw
Fundamentals of Human Neurophysiologie
Beginning Chapter 29, Learning Disorders
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37
38
39
40
41
42
• Grazie
43
